CN101817985A - 改性沥青再生剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于含沥青材料的组合物及其制备方法和应用领域，具体公开了一种改性沥青再生剂及其制备和应用。该改性沥青再生剂主要由15～22份基质沥青、70～80份再生油、3～5份增塑剂和0～2份高温稳定剂经加热、混合、搅拌后制备得到。具体的制备方法为：先将基质沥青在115℃～135℃下加热，再将再生油、增塑剂和高温稳定剂在115℃～135℃下加热并搅匀得混合物；最后将基质沥青和混合物在115℃～135℃下搅拌，冷却后得改性沥青再生剂。应用时先取老化改性沥青在130℃～145℃下加热，然后向其中添加改性沥青再生剂，其添加量为老化改性沥青用量的20％以上，然后在120℃～130℃温度下搅拌得到再生沥青。本发明具有成本低、再生效果好等优点。

Description

改性沥青再生剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种高分子化合物的组合物及其制备方法和应用，具体涉及一种含沥青材料的组合物及其制备方法和应用。

背景技术

随着我国经济和社会的发展，我国的公路交通事业也得到了快速的发展。截止2009年底，全国公路通车总里程达382.82万公里；其中，高速公路7.5万公里。随着公路里程的不断增大，公路等级也在不断提高，大量低等级公路得到改建和扩建，公路交通正在国民经济生活中发挥着越来越大的作用。

我国公路中的高等级公路绝大部分是沥青路面。沥青路面在使用过程中，经过行车荷载和自然因素的作用，逐渐变硬老化。老化后的沥青与原沥青相比，针入度、延度降低，导致路面产生裂缝、松散等破坏。随着公路交通事业的高速发展，大量的公路已进入大、中修期，需要对大量的旧路面进行翻挖、铣刨，而这不仅对环境造成巨大危害，而且在我国沥青资源极为匮乏的情况下，也造成了大量优质沥青的浪费。由于我国目前还没有完全掌握旧沥青混合料的再生技术，旧沥青废弃量将达到220万吨之多，如能加以利用，每年可节省材料费3亿元以上，而且这个数字在以每年15％的速度递增。据此推算，十年后沥青路面大、中修产生的旧沥青混合料每年将超过1000千万吨，届时如能进行旧沥青的再生利用，则每年可节约材料费15亿元。

沥青路面现场热再生技术是将旧沥青路面经过表面加热、翻松铣刨，并掺入一定比例的新骨料、新沥青及再生剂等，利用大型行走式现场“拌和设备”进行拌和，直铺筑成完好的沥青路面。沥青路面现场热再生技术具备了经济、环保、节约能源等显著优点，许多国家已将其作为一项基本的政策。可以预见，在不久的将来，沥青路面现场热再生技术在我国也必将得到大规模的应用。然而，有效利用沥青路面现场热再生技术的一个关键是需要大量、优质、强效的沥青再生剂。因此，现阶段如何通过大量实验配制出一种能有效应用于沥青路面现场热再生技术的沥青再生剂，就成为本领域人员亟待解决一个技术问题。此外，现有技术中对普通沥青再生技术的研究较多，而对改性沥青再生技术的涉及较少。改性沥青混凝土路面与普通沥青混凝土路面的现场热再生程序基本一致，但由于改性沥青要求的施工温度更高，而现场热再生机组所能达到的施工温度偏低，因此改性沥青混凝土路面现场热再生较普通沥青混凝土路面现场热再生有着更大的施工难度，这也对改性沥青的再生剂提出了更高的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本低、再生效果好的改性沥青再生剂，还提供一种原材料易得、制备设备要求低、制备工艺简单、制造成本低的改性沥青再生剂的制备方法，还提供一种操作简单、起效快、作用效果持久的改性沥青再生剂的应用。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种改性沥青再生剂，所述改性沥青再生剂主要由以下质量份数的组分经加热、混合、搅拌后制备得到：

基质沥青          15～22份

再生油            70～80份

增塑剂            3～5份和

高温稳定剂        0～2份。

上述的改性沥青再生剂中，所述的基质沥青优选为70#新沥青。

上述的改性沥青再生剂中，所述的再生油优选为高芳香分含量、高闪点(220℃以上)的减压油料，所述再生油中芳香分含量为50％～55％(优选为52.85％)。所述的再生油一般为原油通过减压装置分馏后得到的减压油料。

上述的改性沥青再生剂中，所述的增塑剂优选为邻苯二甲酸二丁酯。

上述的改性沥青再生剂中，所述的高温稳定剂优选为直链脂肪烃。

PE(聚乙烯)改性沥青是将某一种或几种塑料(或废塑料)按一定比例均匀溶于沥青中，使原沥青的路用性能得到改善，从而提高沥青路面质量，延长路面寿命。它具有良好的高温抗车辙能力、低温抗裂性、疲劳耐久性等优点。按照沥青的胶体理论，凝胶型沥青不适合用PE改性。若用凝胶型沥青与PE进行改性，其结果一方面稳定性较差，另一方面粘度过大，会造成低温性能变差。PE是适用于溶胶型沥青或溶-凝胶型沥青进行改性的，PE加入后，可促进沥青从溶胶型、溶-凝胶型向凝胶型胶体结构的转化，大大提高粘弹性，使沥青高温性质有明显的改善。PE的良溶剂是芳香烃类溶剂，因此沥青中芳香烃类组分对PE溶胀扩散起着重要的作用。芳香烃含量高的沥青与PE的混溶性好、离析作用小、稳定性高，同时改性沥青力学性质也好，改性效果明显。沥青质含量高、芳香烃含量少的沥青用PE进行改性将不利于PE微粒溶胀、分散，混溶性差，界面作用小稳定性差，不利于PE有效发挥改性作用，改性效果差。所以沥青组分的比例、芳香烃含量会对最终结果产生很大影响。

针对改性沥青的特点，本发明的上述改性沥青再生剂的组成及配方主要是基于以下原理：根据我们的观察、研究和实践，改性沥青的老化主要是因为其组分发生了变化，芳香分减少，胶质和沥青质增加，因此改性沥青的老化过程可以认为是沥青化学组分平移的结果；由于老化的改性沥青中芳香分、胶质含量低、沥青质含量高，形成凝胶型结构，不利于PE改性剂作用的发挥，因此需要使用芳香分含量高于基质沥青中的再生油，调整老化改性沥青的组分，使其中的芳香分增多，激发PE改性剂的活性，使其继续保持PE改性沥青的效果。废旧改性沥青的再生就是把富含芳香分、软组分按一定比例调和到废旧改性沥青中，使之建立新的沥青组分，并使其含量匹配更加合理，让改性沥青借助于胶质更好地分散在芳香分、饱和分中，形成稳定的胶体结构，从而改变改性沥青的流变性能，使改性沥青性能达到相关质量指标的要求。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的改性沥青再生剂的制备方法，包括以下步骤：首先，将所述质量份数的基质沥青在115℃～135℃温度下加热2h～3h，并搅拌均匀；然后，将所述质量份数的再生油、增塑剂和高温稳定剂在115℃～135℃温度下加热1h～2h，搅拌均匀得混合物；最后，将加热后的基质沥青和所述混合物在115℃～135℃状态下搅拌1h～2h，自然冷却至常温即得到粘稠液态的改性沥青再生剂。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的改性沥青再生剂在制备再生沥青中的应用，其应用的具体方法为：取老化改性沥青在130℃～145℃温度下加热2h～3h，然后向加热后的老化改性沥青中添加所述的改性沥青再生剂，所述改性沥青再生剂的添加量为老化改性沥青用量的20％以上，然后在120℃～130℃温度下搅拌混合均匀，得到再生沥青。相比于普通沥青，改性沥青需要在较高的温度下拌和以提高其混溶性。

本发明的上述改性沥青再生剂的重要作用在于：在热融状态下，使老化改性沥青恢复其使用性能。然而，在现场热拌再生工艺过程中，再生剂的效用会受到加热温度的影响。如果现场加热温度太高，会引起沥青老化严重，降低功效；如果现场加热温度太低，再生剂与老化改性沥青融合困难，难以起到再生作用，同时还会出现翻松时破碎骨料，再生混合料出现离析、压实困难、层间联接不良等许多问题。本发明的改性沥青再生剂首先具有较好的耐高温性和稳定性，与此同时，本发明控制了改性沥青再生剂在现场热再生施工中的适当加热温度，这都很好地保证了沥青混凝土路面现场热再生质量。

总的来说，本发明的改性沥青再生剂及其制备方法具有原材料易得、制备设备要求低、制备工艺简单、制造成本低等优点，本发明改性沥青再生剂的使用也相当方便，使用后对废旧沥青的再生效果明显，能够有效、稳定地适应现场热再生加热高温环境，且起效快，作用效果持久，调配后的再生沥青具有适合的针入度、软化点指标和所需要的路用性能。

此外，本发明通过现场热再生利用沥青混合料，防止沥青混凝土旧料对弃置场所及其周边环境的污染，能有效地保护林地，维护自然景观和生态环境，且维修时交通干扰小，有利于沥青路面结构承受能力的恢复及延长路面使用寿命。

具体实施方式

实施例1

一种本实施例的改性沥青再生剂，该改性沥青再生剂主要由以下质量份数的组分经加热、混合、搅拌后制备得到：

埃索70#新沥青        20份

再生油               75份

邻苯二甲酸二丁酯     4份和

高温稳定剂           1份。

本实施例中的再生油为高芳香分含量(52.85％)、高闪点(220℃以上)的减压油料，其为原油通过减压装置分馏后得到；上述的高温稳定剂为沙索比特(sasobit)。沙索比特是一种新型聚烯烃类高温稳定剂，其化学组分为合成的长链饱和碳氢化合物，滴溶点为115℃。

上述本实施例的改性沥青再生剂的制备方法，包括如下步骤：首先，将20份的埃索70#新沥青在115℃～135℃温度下加热2h～3h，并搅拌均匀；然后，将75份的再生油、4份的邻苯二甲酸二丁酯和1份的高温稳定剂在115℃～135℃温度下加热1h～2h，搅拌均匀得混合物；最后，将加热后的基质沥青和混合物在115℃～135℃状态下搅拌1h～2h，自然冷却至常温即得到粘稠液态的改性沥青再生剂。

实施例2

一种本实施例的改性沥青再生剂，该改性沥青再生剂主要由以下质量份数的组分经加热、混合、搅拌后制备得到：

埃索70#新沥青       15份

再生油              80份

邻苯二甲酸二丁酯    3份和

高温稳定剂          2份。

本实施例中的再生油为高芳香分含量(52.85％)、高闪点(220℃以上)的减压油料，其为原油通过减压装置分馏后得到；上述的高温稳定剂为沙索比特。

上述本实施例的改性沥青再生剂的制备方法，包括如下步骤：首先，将15份的埃索70#新沥青在115℃温度下加热3h，并搅拌均匀；然后，将80份的再生油、3份的邻苯二甲酸二丁酯和2份的高温稳定剂在115℃温度下加热2h，搅拌均匀得混合物；最后，将加热后的基质沥青和混合物在115℃状态下搅拌2h，自然冷却至常温即得到粘稠液态的改性沥青再生剂。

实施例3

一种本实施例的改性沥青再生剂，该改性沥青再生剂主要由以下质量份数的组分经加热、混合、搅拌后制备得到：

埃索70#新沥青         15份

再生油                80份

邻苯二甲酸二丁酯      3份和

高温稳定剂            2份。

本实施例中的再生油为高芳香分含量(52.85％)、高闪点(220℃以上)的减压油料，其为原油通过减压装置分馏后得到；上述的高温稳定剂为沙索比特。

上述本实施例的改性沥青再生剂的制备方法，包括如下步骤：首先，将15份的埃索70#新沥青在135℃温度下加热2h，并搅拌均匀；然后，将80份的再生油、3份的邻苯二甲酸二丁酯和2份的高温稳定剂在135℃温度下加热1h，搅拌均匀得混合物；最后，将加热后的基质沥青和混合物在135℃状态下搅拌1h，自然冷却至常温即得到粘稠液态的改性沥青再生剂。

实施例4

一种本实施例的改性沥青再生剂，该改性沥青再生剂主要由以下质量份数的组分经加热、混合、搅拌后制备得到：

埃索70#新沥青       22份

再生油              73份

邻苯二甲酸二丁酯    4份和

高温稳定剂          1份。

本实施例中的再生油为高芳香分含量(52.85％)、高闪点(220℃以上)的减压油料，其为原油通过减压装置分馏后得到；上述的高温稳定剂为沙索比特。

上述本实施例的改性沥青再生剂的制备方法，包括如下步骤：首先，将22份的埃索70#新沥青在120℃温度下加热2h，并搅拌均匀；然后，将73份的再生油、4份的邻苯二甲酸二丁酯和1份的高温稳定剂在120℃温度下加热1.5h，搅拌均匀得混合物；最后，将加热后的基质沥青和混合物在120℃状态下搅拌2h，自然冷却至常温即得到粘稠液态的改性沥青再生剂。

实施例5

一种本实施例的改性沥青再生剂，该改性沥青再生剂主要由以下质量份数的组分经加热、混合、搅拌后制备得到：

埃索70#新沥青           22份

再生油                73份

邻苯二甲酸二丁酯      5份和

高温稳定剂            0份。

本实施例中的再生油为高芳香分含量(52.85％)、高闪点(220℃以上)的减压油料，其为原油通过减压装置分馏后得到。

除了各原料组分的添加量不同，本实施例改性沥青再生剂的制备方法与实施例4的制备方法相同。

实施例6

取一定量的老化改性沥青进行老化改性沥青的性质试验，试验内容包括针入度、延度和软化点等，测试结果如下表1所示：

表1：抽提的老化的改性沥青试验结果

试验项目	单位	老化改性沥青1	老化改性沥青2	老化改性沥青3
					针入度(25℃，100g，5s)	0.1mm	9.2	5.6	6.0
软化点(环球法)	℃	75.9	82.5	85.5
					延度(15℃，5cm/min)	cm	6.7	0.4	0.6

从上表1的试验结果可以看出，老化的改性沥青的针入度大大下降，而软化点升高幅度很大，均超过《公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004)规范要求，这说明老化的改性沥青已变硬变脆。

选用实施例1制得的改性沥青再生剂，其性能测试结果如下表2所示。

表2：实施例1的改性沥青再生剂的性能测试结果

从上表2的测试结果可以看出：再生剂的基本技术指标满足《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F41-2008)再生剂指标建议值，具有较好的抗短期老化的性能。

用实施例1制得的改性沥青再生剂用于制备再生沥青，其应用的具体方法为：取一定量的老化的改性沥青(本实施例选用的是上表1中的老化改性沥青1)在130℃～145℃加热2h～3h，然后向加热后的老化改性沥青中添加改性沥青再生剂，改性沥青再生剂的添加量为老化改性沥青用量的6.11％～40％，然后在120℃～130℃条件下搅拌混合均匀，得到再生沥青。利用实施例1的再生剂制得的再生沥青的组分测试结果如下表3所示。

表3：掺配不同比例再生剂后改性沥青组分的变化(单位：％)

由上表3可以看出，随着本实施例的改性沥青再生剂添加量的增加，最后制得的再生沥青中沥青质、胶质的含量在逐渐降低，饱和分、芳香分的含量在逐渐提高，这不仅证实了本发明改性沥青再生剂的作用机理，而且也验证了其在废旧沥青再生上的技术效果。

利用实施例1的再生剂制得的上述再生沥青的性能测试结果如下表4所示。

表4：实施例6制得的再生沥青的性能测试结果

由上表4的测试结果可见，随着再生剂添加量的增加，再生沥青的针入度逐渐升高，软化点逐渐降低，这说明脆硬的老化改性沥青已经逐渐软化；这说明沥青的老化程度得到明显改善。当再生剂的添加量达到20％以上时，制得的再生沥青基本能满足使用的要求。

上述性能测试的依据为中华人民共和国行业标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052-2000)。

Claims (7)

1.一种改性沥青再生剂，其特征在于，所述改性沥青再生剂主要由以下质量份数的组分经加热、混合、搅拌后制备得到：

基质沥青      15～22份

再生油        70～80份

增塑剂        3～5份和

高温稳定剂    0～2份。

2.根据权利要求1所述的改性沥青再生剂，其特征在于：所述的基质沥青为70#新沥青。

3.根据权利要求1所述的改性沥青再生剂，其特征在于：所述的再生油为高芳香分含量、高闪点的减压油料；所述再生油中芳香分的含量为50％～55％。

4.根据权利要求1所述的改性沥青再生剂，其特征在于：所述的增塑剂是指邻苯二甲酸二丁酯。

5.根据权利要求1所述的改性沥青再生剂，其特征在于：所述的高温稳定剂为直链脂肪烃。

6.一种如权利要求1～5中任一项所述的改性沥青再生剂的制备方法，包括以下步骤：首先，将所述质量份数的基质沥青在115℃～135℃温度下加热2h～3h，并搅拌均匀；然后，将所述质量份数的再生油、增塑剂和高温稳定剂在115℃～135℃温度下加热1h～2h，搅拌均匀得混合物；最后，将加热后的基质沥青和所述混合物在115℃～135℃温度下搅拌1h～2h，自然冷却至常温即得到改性沥青再生剂。

7.一种如权利要求1～5中任一项所述的改性沥青再生剂在制备再生沥青中的应用，其特征在于：取老化改性沥青在130℃～145℃加热2h～3h，然后向加热后的老化改性沥青中添加所述的改性沥青再生剂，所述改性沥青再生剂的添加量为老化改性沥青用量的20％以上，然后在120℃～130℃温度下搅拌混合均匀，得到再生沥青。